能源和交通和清潔革命

引言能源與石器時代
能源和交通的清潔革命
一場經典的矽穀技術革命
零邊際成本模式和迭起的革命浪潮
技術融合與清潔革命
參與式能源和商業模式的創新與革命
參與式的能源模式
矽穀技術的經濟性!增加回報
增加和減少的回報!技術進步!"資源開採
網路效應與能源和交通的清潔革命
摩爾定律與能源和交通的清潔革命
百年的石油 （天然氣、煤炭或鈾）將走向何方？

第一章 太陽能革命
太陽能發電價格低、占比高
太陽能市場的指數級增長
太陽能發電的成本不斷降低
太陽能發電裝機量快速上升
美國太陽能發電裝機成本高於德國的原因
無補貼太陽能電價與有補貼常規電價的比較
對能源未來的案例研究：蘭開斯特市
太陽能革命多久可以實現？
DirecTV的屋頂革命
世界首個全天候太陽能電站
太陽能熔鹽電池
能量儲存技術可以改變一切
夜間的太陽能利用:基荷（全天候）太陽能電站
太陽能革命已經到來

第二章金融與能源革命
太陽能行業新型商業模式
太陽能電池板成本下降
投資成本與融資成本
案例研究：索諾瑪縣的PACE項目
參與式融資：太陽能眾籌
參與式融資：丹麥的風電
參與式融資的範例：金門大橋
致力於參與式融資的Mosaic公司
沃倫巴菲特和華爾街青睞太陽能的原因
太陽能資產證券化
房地產投資信託（REIT）投資於太陽能
業主有限合夥企業擴展到清潔能源領域
總結：萬億美元的太陽能金融機會

第三章 電力2.0－分散式、參與式能源及其對電力公司的顛覆
澳大利亞：未來事物的面貌
太陽能如何顛覆高峰零售定價
太陽能如何顛覆電力批發市場
探索分散式發電的成本優勢
沃爾瑪、宜家與“大盒子”商場的屋頂太陽能
房地產管理公司發現太陽能的經濟價值
機器人恒溫器
大資料如何增加清潔能源的收益
從有到無的顛覆：探索科學博物館
分散式設計如何給清潔能源帶來益處
瑞秋羅茲，顛覆性的遠程太陽能從業者
全球的電力公司遊說集團：團結一致，共同提價
下一個顛覆性浪潮：分散式電力儲存
下一個顛覆性浪潮：現場電力儲存
柯達：電力公司的反面教材
二十年之癢：太陽能發電如何優於傳統發電方式
帝國反擊：大衛與歌利亞的加州對決
帝國再次反擊：向太陽能徵稅

第四章 電動汽車革命
電動汽車具有顛覆性的9個原因
何時才會發生？
顛覆性的商業模式創新
免費充電
免費維護
2010年我預測汽油車時代將在2030年終結
我最新預測汽油車時代將在2030年終結
向電動汽車的大規模進軍
最後的汽油車

第五章 自動駕駛汽車的顛覆
新型共用經濟中的汽車
自動駕駛汽車：終極顛覆機器
汽油車：終極浪費機器
浪費生命
浪費空間
浪費時間
浪費能源
浪費金錢
快速邁向全自動駕駛汽車
指數式技術成本改善
穀歌、蘋果和汽車行業的局外人
汽車作業系統和“贏者通吃”市場
汽車即服務：對商業模式的終極顛覆
商業模式創新
顛覆汽車保險業

第六章 核電的終結
參與式媒體、公民科學與核電的淘汰
規制俘虜、核電退役及其巨額成本
核電規制俘虜、發電及其巨額成本
核電補貼過多：喬治亞電力的沃格特勒反應堆
為不可保項目投保：納稅人擔當核電產業的投保人
核電的死亡漩渦
讓核電僵屍徹底作古

第七章 石油的終結
太陽能相較於石油的指數級成本改善
加拿大油砂公司的終結
世界上第一個太陽能之國
柴油的終結就是能源貧困的終結
太陽能與電動汽車的結合
為所有電動汽車供電需要多大的太陽能發電面積？
油氣佔用的土地和水資源面積
洩漏、溢出和污染
總結：石油的終結

第八章 天然氣：斷頭橋
天然氣是清潔能源嗎？
天然氣便宜嗎？
太陽能與天然氣價格
水資源保護和天然氣的終結？
指數投資，線性收益

第九章 生物質燃料的終結
生物質燃料浪費水資源
製造生物質燃料需要多少水？
美國的蓄水層
油箱中的亞特蘭大
下一代生物質燃料
為什麼太陽能比生物質燃料更有效率？
饑餓遊戲：過時的生物質燃料和石油之間的決戰

第十章 煤炭時代的終結
煤炭―――一項風險提案
煤炭―――死亡預言
規制俘虜：政府如何保護煤炭行業
中國：水用於煤炭生產、而非食物生產
煤炭帶來的死亡威脅
煤炭行業的最終顛覆者
致謝
作者簡介
參考文獻

引言：能源與石器時代
所謂的黑暗時代，並不是因為沒有陽光普照，而是因為人們拒絕接受光明。
——詹姆斯•米切爾
 
如果內在思想意識改變跟不上外部時代變遷，那麼離被淘汰的命運就不遠了。
——傑克•韋爾奇，通用集團前任CEO
 
在事情未成功之前，一切總看似不可能。
——納爾遜•曼德拉
 
石器時代之所以結束並不是人們把石頭用光了，而是因為出現了一種更先進的替代品——青銅器。石頭並沒有消失，但在青銅時代人們不再用石頭來製作工具。
 
騎馬和馬車時代的結束也並非是因為沒有了馬，而是因為出現了一種更為先進的技術——內燃機，以及20世紀隨之出現的一種新的商業模式。馬並沒有消失，而是不再作為一種公共交通工具。
 
集中的、指揮控制型的、基於資源開採的能源（石油、天然氣、煤炭和核能）也不會因為我們將用光石油、天然氣、煤炭或者鈾礦而結束。但這些能源、其所採用的商業模式以及基於此的產品將被更卓越的科技、新的產品體系和商業模式所取代。那些引人注目的新技術，如太陽能、風能、電動汽車和自動駕駛汽車必將終結並取代我們曾經熟知的傳統能源產業。
 
同樣，曾經用數位技術顛覆原子產業的矽谷生態系統現在也正在尋求以數位和清潔技術來顛覆基於原子的能源產業。
 
能源和交通的清潔革命
能源與交通的工業時代正在讓位給以資訊技術和知識為基礎的時代。資訊技術與電子技術的結合，將終結傳統的基於原子的能源和交通運輸產業。這次革命將是一次清潔革命，並具備以下特徵：
 
1.以技術為基礎。這次清潔革命將以數位（比特）技術和清潔能源（電子）技術顛覆以資源為基礎（基於原子）的各個行業。清潔能源（太陽能和風能）隨處可用。清潔交通用的是來自太陽能和風能中的清潔電力能源。能源革命的關鍵在於清潔能源的轉換、管理、儲存和應用技術成本呈指數級下降、而性能呈指數級改進。
 
2.顛覆能源體系結構。正如互聯網和手機顛覆了資訊體系結構一樣，此次清潔革命將創建一個不同於我們所瞭解的能源體系結構。這個新的能源結構將是分散式的、移動的、智慧的並且具有極高參與度，並將顛覆現有的集中式、自上而下的、保密的和基於能源開採的能源結構。
 
3.豐富的、廉價的和可參與的能源。清潔革命將依賴豐富的、廉價的和可參與的能源。現有的能源商業模式建立在稀缺性、消耗性、操控與壟斷的基礎上，而清潔革命則類似於資訊技術革命，即顛覆舊的出版業和資訊模式並且創造了豐富的、可參與的和基本免費的資訊。
 
4.清潔革命是大勢所趨。當顛覆性技術的成本呈指數級下降，新的商業模式正在創建，發電、融資和接入的民主化以及市場呈指數級增長的時候，能源和交通的清潔革命無疑是必然的。
 
5.清潔革命的進程將是迅速的。它將在2030年之前完成，或許會更早一些。
 
僅就電力生產和汽車動力而言，石油、天然氣（甲烷）、煤炭和鈾礦將成為過去。但這些能源仍然還會使用，比如，鈾用來製造核武器，天然氣用來做飯和生產化肥。這種淘汰和清潔革命並不會終結現在的產業，我們仍然有黑膠唱片、帆船和自動點唱機。這些小眾市場產品仍可以存活下來，但是能源和交通將不再像今天這樣彙聚數萬億美元的能源巨頭。
 
20年後，我們可能會好奇當初是如何忍受現在這種每年八萬億美元的能源工業帶來的可怕後果的。如果尼古拉•特斯拉和湯瑪斯•阿爾瓦•愛迪生復活的話，完全能夠認出一個世紀前他們所幫助建立的工業，並且他們會因其變化不大而感到失望。今天的“特斯拉”和“愛迪生”正在創建新的技術、產品和商業模式，以取代我們所處的採掘式的、集中的、污染的能源時代。
 
分散式太陽能和風力發電已開啟了第一波能源革命，用不了多久下一波革命將橫掃第一波革命沒有波及的一切。
 
交通運輸行業的全球規模達四萬億美元。交通工業與能源密不可分，正如本書所述，內燃機汽車很快就會被取代，這一革命將轉而對石油工業帶來顛覆性的衝擊。
 
電動汽車正引領第一波革命浪潮，即淘汰百年汽車工業，而第二波浪潮——自動駕駛汽車，必將在第一波浪潮退去之前來臨。交通運輸業將再也不是現在這個樣子了。
 
過去的一代矽谷人正是利用基於新技術的基礎設施以及符合經濟規律的產品和服務摧毀了一個舊市場，本書講述的是今天這些新技術、新產品和新服務如何摧毀發展了百年的能源工業。
 
一場經典的矽谷技術革命
蘋果、穀歌、英特爾、思科、臉書、推特和億貝這樣的公司完全是由資訊經濟學來駕馭的，這些科技公司之所以快速發展壯大是因為不斷增加的經濟回報。
 
基於資源的能源公司是建立在減少邊際效益基礎上的。矽谷是豐富、創新商業模式、參與文化和民主力量的代名詞。基於資源的能源公司則是短缺、掘取、層級文化和集權的象徵。
 
要解釋清潔革命的威力，有必要看一看矽谷顛覆的一個近現代產業——膠片攝影。
零邊際成本模式和迭起的革命浪潮
 
膠片攝影時代的結束並非是因為人們沒有膠片可用，因為製作膠片或膠片相機的元件依然存在。但膠片攝影仍然被迅速發展的數位成像、資訊技術、顛覆性的商業模式和參與式文化所摧毀，這是行業領導者柯達和富士都無法抗衡的。
 
20世紀攝影領導者柯達的商業模式是只要任何人在任何地點每按動一次相機快門都會為其帶來收益。每按一次快門就是柯達的一筆收入，因為每次按快門都會消耗一截膠捲（柯達賺錢），膠捲必須用特殊相紙來沖洗（柯達賺錢），這種相紙需要用照相館裡的專用印表機列印（柯達賺錢）。想放大相片或多洗一套？還是柯達賺錢。
 
但數碼相機改變了遊戲規則。一旦攝影師有了一台數碼相機，他拍攝照片的邊際成本幾乎降為零。攝影師不需要去支付膠捲、膠捲沖洗和照片列印的費用，只需要把照片拷到電腦上慢慢欣賞，然後把相機中的照片刪除，繼續拍攝，想拍多少拍多少，再把照片拷到電腦上慢慢欣賞……不斷重複即可。
 
能源與交通業擁有與柯達公司相似的商業模式，只要你一拉燈繩，錢就進了電力公司的戶頭。不僅如此，開燈還涉及到燃燒煤炭、石油、天然氣或鈾，錢也進入了這些基於資源的能源供應商的戶頭。每當你踩下油門時，又把錢給了石油行業。即使用天然氣或乙醇代替汽油也沒有改變這種商業模式，只要你踩下油門，就會燃燒燃料，錢還是會支付給能源企業。
 
就像數碼相機改變膠片的遊戲規則一樣，太陽能和風能也改變了能源的遊戲規則。當你安裝了屋頂太陽能發電裝置之後，消耗額外能源的邊際成本幾乎降為零，因為太陽能和風能都是免費的。擰開電燈的開關並沒有燃燒任何燃料，這意味著不需要再向電力公司付錢了。
 
不僅是屋頂太陽能，公用事業級太陽能和風能也改變了競爭性批發電力市場的遊戲規則。太陽能和風能的邊際成本為零。第三章將講述零邊際成本是如何顛覆依賴煤炭、核能、天然氣、石油來發電的公用事業公司的。
 
柯達和它的膠片攝影供應鏈也曾試圖與數碼攝影競爭。（見圖01）例如，柯達通過技術研發將膠片沖洗時間從幾天縮短到了幾小時。但是數碼攝影的革命不僅僅是其技術本身，它還伴隨著創新的商業模式的出現。在這些新模式下，拍攝一張新照片的邊際成本降為零，這也是柯達無法與之競爭的地方。
 
數碼攝影顛覆傳統攝影的故事並沒有止步于柯達，隨後出現了三藩市的Flickr網路相冊，它方便了人們線上發佈並分享照片。每張照片上傳和存儲的成本降為零。Picasa這樣的公司方便了人們在電腦和網路上存儲照片。同樣，存儲照片的成本都是零。
 
接下來的一波是社交媒體革命。臉書（Facebook）成為了世界上最大的照片出版商。
 
沒過多久，智慧手機的革命也接踵而至。智慧手機內置相機幾乎和獨立相機一樣，或者至少能夠滿足日常拍照的需要。只用手機就可以拍照、處理照片並隨時將照片發佈到網上。Instagram，一個在三藩市只有十幾名員工的創業公司，簡化了步驟並且在幾個月內成為世界上成長最快的照片出版商。在Instagram成為社交網路的威脅之前，臉書以10億美元的價格將其收購。
 
發生在攝影行業和其他很多行業的類似故事，正是我所說的“一波又一波的革命”或“革命浪潮”。過去，這樣的革命浪潮每一個世紀或者每一代人出現一次。而隨著電腦行業的發展，革命浪潮的速度不斷加快，變為現在的大約每10年出現一次。
 
現在我們生活在一個永無止境的革命時代。當革命成功的公司剛剛開始為顛覆前人而開始慶祝時，他們已經成為下一波革命顛覆的目標。
 
當索尼剛剛開始為他們的數碼相機戰勝了柯達和富士慶祝時，Flickr這樣的網路照片公司已經開始了商業化運營。與此同時，Flickr卻又被雅虎收購！當Flickr的員工開始喝香檳酒慶祝的時候，Flickr的照片網站又被像臉書這樣的主流社交媒體所取代。同樣，臉書又被Instagram革命所威脅。現在，Instagram和臉書又在被以微信（SnapChat）為首的其他快速壯大的革命浪潮所威脅。
 
如我們所知，三種技術產品正在引領能源和交通革命：
•太陽能
•電動汽車
•自動駕駛汽車
 
太陽能正在以它的方式顛覆一切傳統能源。太陽能發電比核電更便宜了，比全球從柏林到塞維利亞再到帕洛阿爾托的上百個電力零售市場的價格都要便宜。在一些市場上，太陽能發電已經促使電力批發價格下降了近40%。
 
太陽能光伏（PV）發電公司將他們的成本降低了154倍，這是一個典型的技術成本幾乎呈指數級下降的曲線。科技公司創造了前所未有的成本呈指數級下降而品質呈指數級上升的記錄。數碼相機、磁碟機、微處理器、路由器和智慧手機發展的經濟規律也同樣驅動著太陽能光伏技術的發展。
 
電動汽車比內燃機（汽油）汽車更好、更快、更安全，運行和維護費用也更低。電動汽車前期購買價格居高不下，主要是因為電池成本。然而，就像其他技術產品一樣，電動汽車的技術成本曲線表明革命很快就會到來，創新的商業模式將加快從汽油車到電動汽車的轉型。
 
內燃機汽車公司將會重蹈柯達公司的覆轍甚至比他們料想的更早。到2025年，汽油發動機汽車將不再具備與電動汽車競爭的能力。
 
自動駕駛汽車很快就會比由人類司機駕駛的車輛更好、更快、更便宜並且更安全。自動駕駛汽車所帶來的革命浪潮將清除掉汽油汽車和石油工業最後的痕跡。
 
技術融合與清潔革命
 
在清潔能源領域，顛覆者（太陽能、電動汽車和自動駕駛汽車）會彼此相互補充和促進。因此，如我們所知，能源和交通的革命將會充滿活力。
 
想想手機、個人電腦和互聯網。他們問世時是為不同市場服務的不同產品，但他們在市場中合作共生，彼此互相補充和促進。手機、電腦、互聯網路由器供應商都受益於針對小型化、多功能化、模組化節能微處理器、圖形處理器、資料存儲系統和網路連接系統的不斷增長的投資與研發。最終這些以前不相干的產品融合到了一起，形成了大規模移動電腦處理基礎設施，囊括了從手機、智慧手機、平板電腦、個人電腦到雲計算資料服務中心的全部功能。
 
這些技術在顛覆夕陽產業的同時也提高了全世界數十億人的生活品質。
 
隨著一波又一波革命的到來，我們仍能看到不同類型電腦的革命。臺式電腦的銷售額在下降，但是智慧手機和平板電腦這樣的移動互聯網平臺產品的銷售額在上升。技術市場瞬息萬變。銷售5000萬台筆記型電腦用時12年，銷售5000萬部智慧手機用時7年，但銷售5000萬台第二代平板電腦才用了兩年。
 
當蘋果手機和谷歌安卓智慧手機出現時，微軟的Windows電腦就顯得過時了。之後，蘋果的iPad平板電腦出現，並且其他人都在努力追趕蘋果。YouTube來自移動互聯網流量的份額從2011年的6%上升到2012年的25%，2013年3月又上升到40%。3同樣，太陽能、電動汽車和自動駕駛汽車問世時也是作為不同的產品佔領不同的市場，但他們也將在市場上彼此補充和促進技術的融合。
 
增加在汽車工業電力儲存技術的投資會帶來更多的創新和成本的下降，就像鋰電池一樣。隨著鋰電池變得便宜，會大量地用於太陽能發電和風能發電存儲上。太陽能和風能需求量的增加帶動了現有的鋰電池供應商規模的擴大，進而也推動了電動汽車、太陽能和風能成本的下降。
 
電動汽車和太陽能需求量的增加將為這些技術吸引更多投資。創新型企業通過開創新的方法來降低成本並提高產品品質，進而推動上述技術的茁壯成長。這種增加需求量、增加投資力度和創新力度的良性迴圈將會大大的降低成本，使清潔能源和清潔交通行業的產品品質呈指數級提高，也促使二者更好地融合，電池既可以用於電動汽車也可用于電網級儲能。電動汽車可以在行駛時充電，在家裡時既可以是電源也可以是電力用戶，這使交通運輸業從使用液體燃料向使用電力轉型。
 
自動駕駛汽車將受益於各種技術的提高，如人工智慧、感測器、影像處理、機器人、寬頻無線通訊、先進材料、3D視覺化、雷射雷達和3D列印技術。這些技術也必將有利於太陽能、風能和電動汽車的發展。
 
如今，穀歌自動駕駛汽車在雷射雷達上使用了先進的3D視覺化技術（見第五章），因而雷射雷達也可以用來製作用於林業、考古學、地震學和其他領域的高解析度地圖。例如，美國國家海洋和大氣局（NOAA）使用雷射雷達收集資料並製作3D海岸線測繪工具。這些工具能夠準確的繪製並映射美國海岸附近的洪水和風暴潮。
 
任何一座城市，從麻塞諸塞州的劍橋到加利福尼亞的聖地牙哥，都採用雷射雷達生成“鳥瞰”3D地圖，用於城市規劃、建築和設計。試想一下，使用類似于穀歌地圖的3D虛擬城市地圖，可以縮放任何建築，從不同的角度觀察各個建築，並逼真地設計不同形狀的新房子、診所或公園。
 
與此同時，生成的雷射雷達資料除了可以保護沿海居民，追蹤地震斷層帶，幫助城市規劃部門設計和規劃城市，還可以更準確地預測一個地區的太陽能發電潛力，雷射雷達資料甚至可以用來設計建築物屋頂上的太陽能設備。麻省理工學院最近的一項研究表明，用雷射雷達資料地圖設計太陽能發電裝置，可以“更準確的預測太陽能光伏發電出力並降低8%的成本”。雷射雷達還可以用來測量風的速度、方向和強度，管理人員可以利用它的資料來改善風電場的計畫和運行策略。
 
雷射雷達是一個呈指數級進步技術的典範，可應用於自動駕駛和電動汽車、太陽能和風能領域。隨著自動駕駛汽車市場佔有量的提高，對雷射雷達的需求量也將增加，這將為雷射雷達吸引到更多的研發投資。上述因素將降低雷射雷達產品的成本，這不僅有利於自動駕駛汽車行業，也有利於太陽能和風能行業。
 
因為自動駕駛汽車本質上是一個移動的電子電腦，所以它也將受益于現有的由矽谷所主導的計算和通信技術進步：資料存儲、電腦、作業系統和應用程式軟體、通信和圖形加速器。
 
“電動汽車是自動駕駛汽車發展的天然平臺。”矽谷日產汽車研究中心主任三田村武在他森尼維爾市的辦公室這樣說道。日產宣佈在2020年前推出自動駕駛汽車6。
 
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